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美亚光电:裸晶光引擎技术
发布日期:2019-03-31 23:15

【文| 颜重光 王珏越 何刚】集成封装形式的LED光电一体化引擎,采用晶圆形态封装技术,合理的光学与散热设计,搭配高效高品质的高压线性恒流技术,实现了以最优化的成本与性能集合的新一代光电一体化LED模块。
  
  此产品设计技术可给LED封装产业带来一种创新思路,将传统LED封装产业范围向上、下游拓展,在当前LED封装界陷入边际成本递增与边际收益递减的现状,成本利润已达临界点而投资回报不如预期的尴尬局面形势下,不需要进一步追加投资来增加产品的附加值就可获得一种崭新光电引擎。符合半导体产品的集成化趋势及规模化生产的潮流。裸晶光引擎用来设计生产新一代LED球泡灯、筒灯等都十分方便快捷,图1展示了用宁波美亚裸晶光引擎生产的新型LED球泡灯。

  

  图2   用宁波美亚裸晶光引擎生产的新型LED球泡灯
  

  一、裸晶光引擎市场前景
  
  LED封装企业可以把下游的用户分为四类(图1),我们宁波美亚是一个LED封装企业,面对的是Ⅲ类用户,他们需要有好的品质并且平价的光电合一商品,LED光源与灯具生产企业这也是我们的最庞大消费群体。裸晶光电引擎在保证灯具优越光电性能的基础上可大幅降低光源和灯具的物料及加工成本,是配合终端光源和灯具工厂占领市场的理想选择。

  

  图2   LED封装企业可以把下游用户分为四类
  

  二、裸晶光引擎性能
  
  光:高光效可达130lm/w,显色指数≥80,色容差≤6,符合欧盟ERP
  
  条例;
  
  电:输入AC180-240V/100-130V/50-60HZ,功率5-12W, PF≥0.95,
  
  THD<15% ,电源效率≥90%,EMC符合CE、RCM认证要求;
  
  热:基板导热率≥25 W/m﹒K;
  
  环保:符合ROSH标准;
  
  使用:将电源AC输入端引线直接焊接于模块上L/N焊盘即可点亮。
  
  宁波美亚光电的裸晶光引擎的传导测试如图3所示,性能满足规模生产LED光源和灯具的需要。10W裸晶光引擎测试报告(不带罩)如图4所示。



  

  图3   裸晶光引擎传导测试

  

  图4   10W裸晶光引擎测试报告(不带罩)
  

  三、裸晶光引擎的组成
  
  裸晶光引擎由:陶瓷基板 + COB光源 + 驱动电源 组成;
  
  (一)陶瓷PCB基板
  
  陶瓷PCB基板如图5所示,陶瓷基板具有铝基板所没有的许多优点。陶瓷基板的主要优点:
  
  1、与传统铝基板相比,陶瓷基板的反射率较高,有助于提高光效。
  
  2、陶瓷具有抗氧化,耐酸碱,耐磨、耐老化等高可靠性特点。
  
  3、陶瓷为绝缘体,有助于LED照明产品通过各种高压测试,安规测试。
  
  4、陶瓷的热胀冷缩系数较小,高温环境下,其表面也较为平整,有助于保持与散热体间的热阻系数。
  
  5、陶瓷基板导热系数较高,同等功率设计可使用更小的空间。
  
  陶瓷基板主要技术参数如表1所示。

  

  图5   陶瓷PCB基板
  

  表1   陶瓷基板主要技术参数
  

项目 规格

产品材质 符合欧盟RoHS环保要求

主基板材料 96%氧化铝

白度 >85%

反光度 >95%

图形尺寸精度 ±0.05mm

图形偏移中心范围 ±0。05mm

翘曲度 <0.03mm

基板表面粗糙度 0.20-0.75μm

划线深度 40±3%

围坝高度 0.3~0.7mm

导热系数 25 W/m﹒K

热膨胀系数 6.4~6.8 ppm/℃

抗电强度 >12KV/mm

体积电阻率 >1011Ω。cm(20~300℃)

机械强度 350~400 Mpa

表面金属层 烧结银层厚度>11μm


    
  (二) 特殊设计的COB光源
  
  1)基于材料及芯片排布设计的COB,导热效率高,使用寿命长。
  
  COB光源部分是直接将LED发光芯片贴装在导热性能极佳的陶瓷基板上,陶瓷基板的导热率是铝基板的20倍以上,极速的导热速度可以将热量纵向快速导入散热体,LED热量的快速导出大幅度降低了LED发光芯片的因热而光衰减。
  
  其环形排布的芯片布局保证了每颗芯片均有自己的横向散热通道,科学合理的散热设计真正确保了COB光源部分的高寿命。而不采用通常COB的LED发光芯片的集中串并联排列模式,这方式使中间部份的芯片承受了更多的热量,造成COB在点定亮一段时间后因中部温度集中致使光源中间部分明显变暗发黑的光衰减现象。

  

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